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Posted in | Nanoanalysis

科学家揭示了新的光蛋白盐相互作用

Published on August 11, 2010 at 8:36 PM

要研究在现实环境中的纳米结构,伯克利实验室的科学家已经合并成一个蛋白质的简单盐类在水中的相互作用窥见的理论和实验的方法。启用X射线吸收模拟在伯克利实验室分子铸造开发的软件,这些发现揭示出新的光盐如何影响蛋白质的结构在原子水平上。

传统晶体技术,如X射线衍射,提供静态结构有序材料的概况。然而,在其中的原子结构迅速变化的动态或复杂的系统,更复杂的方法是必要的。现在,伯克利实验室的科学家利用X -射线吸收光谱研究模型蛋白质,triglycine - 一个最简单的氨基酸,甘氨酸分子的短链。通过模拟这种分子的X射线吸收光谱的团队展示其在溶液中离子链扭结和拉直。

戴维普伦德加斯特

“看着在溶液中的分子是喜欢看的提线木偶戴维普伦德加斯特,科学家在纳米结构基金在分子铸造理论,说:”你可以看到它在响应和打破氢键的弯曲。 “离子是如何影响这种行为的一个具体的知识,来自使用分子动力学模拟,这表明在结构上的持久纳秒时间尺度上的差异。从这个数据,我们可以产生X射线吸收光谱,然后可以与实验结果相比。“

在一个专门的X射线吸收近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)实验,X射线是用来探测化学键和环境triglycine的氮原子在分子或纳米结构的具体内容,如,分子。加上在伯克利实验室开发的一个液体的微水刀技术,NEXAFS以前用于研究蛋白质如何溶解和结晶中各种离子的存在。

加斯特的软件现在可以模拟NEXAFS平均一系列从一个特定分子的分子动力学模拟采取的快照数据。这个软件是为解释复杂的,动态的的系统NEXAFS数据的重要工具,因为在这些测量探头时间太慢秒,而不是纳秒,以揭示在纳米结构的差异。

“从本集团以往的研究表明液体microjets X射线吸收光谱的发展提供一个新的水离子之间的相互作用敏感原子探针,但它的这一新理论的问世,首次提供了可靠的分子水平对这些数据的解释,说:“理查德Saykally,伯克利实验室的化学家和加州大学伯克利分校的化学教授。 “在这里,我们看到这个新的理论和实验相结合,应用到生物物理化学最重要的问题之一。”

普伦德加斯特说,他的分子动力学技术,可用于模拟模型的X射线光谱与已知结构的生物系统,以确定其本地交互,什么原因造成的,形成一个特定的结构,以及为什么它需要一个特定的构象光谱一系列单个快照,并与实验结果比较。这些模拟​​是计算密集型和倚重伯克利实验室的国家能源研究科学计算中心(NERSC)提供的大型超级计算基础设施。

“虽然这些效应的基本组成部分的性质,他们仍然知之甚少,施瓦茨说:”克雷格,加斯特和Saykally,研究生的工作,导致本出版物工作的研究员。 “NEXAFS实验的敏感性,加之在理论上的突破,给我们这些分子如何相互作用的新见解。”

研究人员预计,从探索水(或其他溶剂)的相互作用,以及软质材料(如聚合物)和无机材料(氧化物和金属表面),在催化,电池技术与能源有关的的应用直接相关的其他群体的需求和光电。此外,由于X射线自由电子激光光源成为提供给科学家,更丰富的实验数据集将加强理论研究结果。

一纸报告这项研究题为“通过X -射线吸收光谱的盐蛋白的构象和相互作用的调查,”出现在国家科学院的诉讼和网上向用户提供。共同创作的纸与施瓦茨,加斯特和Saykally Janel Uejio,安德鲁Duffin英格兰,爱丽丝和丹尼尔凯利。

这在分子铸造和先进光源的工作是由美国能源部科学办公室的支持。由国家能源研究科学计算中心,一个DOE先进科学计算研究用户设施提供的计算资源。

分子铸造是五个能源部纳米科学研究中心(NSRCs),在纳米尺度的跨学科研究的国家用户设施,由美国能源部科学办公室支持,之一。 NSRCs包括一套与国家最先进的纳米材料,制造过程中,的特点和模型的能力的研究人员提供的配套设施,构成了国家纳米技术倡议的最大的基础设施投资。 NSRCs是位于能源部阿贡国家实验室,布鲁克海文国家实验室,劳伦斯伯克利,橡树岭和桑迪亚国家实验室和洛斯阿拉莫斯国家实验室。欲了解更多有关能源部NSRCs的信息,请访问http://nano.energy.gov。

伯克利实验室是美国能源部的能源国家实验室位于美国加州大学伯克利分校,的。它进行非保密科学研究,是由加州大学管理。 http://www.lbl.gov访问我们的网站。

Last Update: 16. October 2011 20:54

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